电网运行方式对电热联合系统风电消纳影响的研究
发布时间：2021-04-13 08:50
“三北”地区冬季弃风严重,而热电机组的“热电耦合”约束一直被认为是供暖期产生弃风的主要原因。本文在传统电热联合系统优化调度模型的基础上增设电网、热网安全约束,研究网络安全约束对风电消纳的影响,寻找产生弃风的其它原因。针对电网运行方式的变化会引起系统潮流改变进而促发安全约束,建立了考虑机组启停与输电线路投切的优化调度模型,分析电网运行方式的变化对风电消纳的影响,并提出在考虑机组启停及输电线路投切情况下提高系统风电消纳的措施。首先,将电力系统的弃风机理分析方法拓展到电热联合系统,并通过传统优化调度模型仿真,验证了热电机组“热电耦合”约束是产生弃风的主要原因。通过在传统优化调度模型中增设电网、热网安全约束并进行仿真分析,发现热电机组在某些弃风时段并不运行在其“以热定电”的下限,弃风由电网安全约束引起,并详细分析了电网安全约束产生弃风的机理。其次,针对纯凝火电机组和热电机组故障退出或备用机组投入将改变系统潮流,可能触发安全约束并引起弃风变化,通过直流潮流法建立了输电线路传输功率与节点注入功率之间的关系,构建了考虑网络安全约束、机组故障停机与备用机组启机、电热负荷损失罚没成本的电热联合系统优化调...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电力系统弃风机理示意图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-9-2.3电热联合系统弃风机理分析2.3.1传统电热联合系统弃风机理分析热电联产机组是一种将煤炭等化石能源转换为电能与热能的装置，由于其连接电网与热网，且具有“热电耦合”运行特性，大量热电机组的并网使得电力系统与热电系统间的耦合加深，因此很多学者针对电热联合系统的弃风机理展开研究。热电机组大致可分为两类，背压式机组及抽气式机组[47]。背压式热电机组通过化石燃料的燃烧将锅炉中的水加热为高温高压水蒸气，水蒸气推动汽轮机做功，做功后的水蒸气直接用于供热。背压式热电机组的供电功率一定时，供热功率不能改变，其发电功率一直满足“以热定电”的约束。抽气式热电机组的工作过程与背压式热电机组的不同之处在于，抽气式热电机组从汽轮机高压缸或中压缸做功后的水蒸气中抽出一部分用于供热，其余部分继续做功，其发电功率并不严格满足“以热定电”的约束。抽气式热电机组的电热特性如图2-2所示。图2-2抽气式热电机组电热特性图如图2-2所示，抽气式热电机组的工作范围在区域ABCD内，当热电机组的供热功率为h时，其供电功率在maxP与minP之间，具有一定的上下限。目前大部分热电机组是抽气式热电机组，存在“以热定电”的上下限约束。电热联合系统的弃风机理示意图如图2-3所示，此时机组最小技术出力为火电机组及热电机组的电出力下限之和。在“三北”地区的冬季供暖期，由于热电机组具有“热电耦合”约束，为保证供热其电出力被迫高于一定数值。且
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-10-由于热电机组的电出力下限与热负荷有关，因此机组最小技术出力与机组最小强迫出力不再是常数，且其夜间数值略高于白天。此时系统的最小技术出力及最小强迫出力大幅高于非供暖期，机组最小强迫出力与等效电负荷的合围面积较非供暖期有所增大，弃风加剧。图2-3电热联合系统弃风机理示意图2.3.2计及电网安全约束的电热联合系统弃风机理分析为了消纳弃风，首先需要输电线路提供充足的传输空间，将风能输送至电网，之后再由电网提供消纳空间。近年来电网的建设速度远远跟不上风电的装机速度，风电机组常因输电线路传输功率的限制而产生弃风。图2-4电网拓扑结构图
【参考文献】：
期刊论文
[1]空气中氮氧化物、二氧化硫的含量测定及大气污染成因解析[J]. 杨春亮. 科技风. 2019(35)
[2]灵活性改造机组电锅炉配置及优化[J]. 庄建华. 发电设备. 2019(05)
[3]基于多能流解耦算法的综合能源系统N-1静态安全分析[J]. 陈厚合,邵俊岩,姜涛,张儒峰,李雪,李国庆. 电力系统自动化. 2019(17)
[4]面向风电消纳的考虑热网特性及热舒适度弹性的电热联合优化调度[J]. 林俐,顾嘉,王铃. 电网技术. 2019(10)
[5]含大规模风电的电力系统多时间尺度源荷协调调度模型研究[J]. 张亚超,刘开培,廖小兵,胡志鹏. 高电压技术. 2019(02)
[6]计及静态安全因素与热电最优潮流的综合能源系统联合运行优化模型[J]. 潘益,梅飞,郑建勇,何桂雄. 电网技术. 2019(01)
[7]Heat and power load dispatching considering energy storage of district heating system and electric boilers[J]. Xianzheng HUANG,Zhaofeng XU,Yong SUN,Yali XUE,Zhe WANG,Zhijun LIU,Zhenyuan LI,Weidou NI. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2018(05)
[8]计及热网特性的电热联合系统调度方法[J]. 邵世圻,戴赛,胡林献,丁强,谢华宝. 电力系统保护与控制. 2018(10)
[9]综合能源系统建模及效益评价体系综述与展望[J]. 曾鸣,刘英新,周鹏程,王雨晴,侯孟希. 电网技术. 2018(06)
[10]降低硫硝排放的含储热热电联产机组与风电联合调度策略[J]. 崔杨,杨志文,仲悟之,叶小晖. 电网技术. 2018(04)
硕士论文
[1]计及管网蓄热的电热系统源网荷协调消纳弃风方法研究[D]. 谢华宝.哈尔滨工业大学 2019
[2]促进风电消纳的热电联合系统附加热源优化配置方法研究[D]. 仪忠凯.哈尔滨工业大学 2018
[3]考虑风电与需求响应的电力系统调度策略研究[D]. 王小飞.武汉大学 2017
本文编号：3134995
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电力系统弃风机理示意图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-9-2.3电热联合系统弃风机理分析2.3.1传统电热联合系统弃风机理分析热电联产机组是一种将煤炭等化石能源转换为电能与热能的装置，由于其连接电网与热网，且具有“热电耦合”运行特性，大量热电机组的并网使得电力系统与热电系统间的耦合加深，因此很多学者针对电热联合系统的弃风机理展开研究。热电机组大致可分为两类，背压式机组及抽气式机组[47]。背压式热电机组通过化石燃料的燃烧将锅炉中的水加热为高温高压水蒸气，水蒸气推动汽轮机做功，做功后的水蒸气直接用于供热。背压式热电机组的供电功率一定时，供热功率不能改变，其发电功率一直满足“以热定电”的约束。抽气式热电机组的工作过程与背压式热电机组的不同之处在于，抽气式热电机组从汽轮机高压缸或中压缸做功后的水蒸气中抽出一部分用于供热，其余部分继续做功，其发电功率并不严格满足“以热定电”的约束。抽气式热电机组的电热特性如图2-2所示。图2-2抽气式热电机组电热特性图如图2-2所示，抽气式热电机组的工作范围在区域ABCD内，当热电机组的供热功率为h时，其供电功率在maxP与minP之间，具有一定的上下限。目前大部分热电机组是抽气式热电机组，存在“以热定电”的上下限约束。电热联合系统的弃风机理示意图如图2-3所示，此时机组最小技术出力为火电机组及热电机组的电出力下限之和。在“三北”地区的冬季供暖期，由于热电机组具有“热电耦合”约束，为保证供热其电出力被迫高于一定数值。且
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-10-由于热电机组的电出力下限与热负荷有关，因此机组最小技术出力与机组最小强迫出力不再是常数，且其夜间数值略高于白天。此时系统的最小技术出力及最小强迫出力大幅高于非供暖期，机组最小强迫出力与等效电负荷的合围面积较非供暖期有所增大，弃风加剧。图2-3电热联合系统弃风机理示意图2.3.2计及电网安全约束的电热联合系统弃风机理分析为了消纳弃风，首先需要输电线路提供充足的传输空间，将风能输送至电网，之后再由电网提供消纳空间。近年来电网的建设速度远远跟不上风电的装机速度，风电机组常因输电线路传输功率的限制而产生弃风。图2-4电网拓扑结构图
【参考文献】：
期刊论文
[1]空气中氮氧化物、二氧化硫的含量测定及大气污染成因解析[J]. 杨春亮. 科技风. 2019(35)
[2]灵活性改造机组电锅炉配置及优化[J]. 庄建华. 发电设备. 2019(05)
[3]基于多能流解耦算法的综合能源系统N-1静态安全分析[J]. 陈厚合,邵俊岩,姜涛,张儒峰,李雪,李国庆. 电力系统自动化. 2019(17)
[4]面向风电消纳的考虑热网特性及热舒适度弹性的电热联合优化调度[J]. 林俐,顾嘉,王铃. 电网技术. 2019(10)
[5]含大规模风电的电力系统多时间尺度源荷协调调度模型研究[J]. 张亚超,刘开培,廖小兵,胡志鹏. 高电压技术. 2019(02)
[6]计及静态安全因素与热电最优潮流的综合能源系统联合运行优化模型[J]. 潘益,梅飞,郑建勇,何桂雄. 电网技术. 2019(01)
[7]Heat and power load dispatching considering energy storage of district heating system and electric boilers[J]. Xianzheng HUANG,Zhaofeng XU,Yong SUN,Yali XUE,Zhe WANG,Zhijun LIU,Zhenyuan LI,Weidou NI. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2018(05)
[8]计及热网特性的电热联合系统调度方法[J]. 邵世圻,戴赛,胡林献,丁强,谢华宝. 电力系统保护与控制. 2018(10)
[9]综合能源系统建模及效益评价体系综述与展望[J]. 曾鸣,刘英新,周鹏程,王雨晴,侯孟希. 电网技术. 2018(06)
[10]降低硫硝排放的含储热热电联产机组与风电联合调度策略[J]. 崔杨,杨志文,仲悟之,叶小晖. 电网技术. 2018(04)
硕士论文
[1]计及管网蓄热的电热系统源网荷协调消纳弃风方法研究[D]. 谢华宝.哈尔滨工业大学 2019
[2]促进风电消纳的热电联合系统附加热源优化配置方法研究[D]. 仪忠凯.哈尔滨工业大学 2018
[3]考虑风电与需求响应的电力系统调度策略研究[D]. 王小飞.武汉大学 2017
本文编号：3134995
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